用于按需与持续管理痛风性关节炎的可穿戴超声微针贴片

让关节疼痛的治疗更简单

痛风性关节炎可以把一次普通的踩步或弯膝变成剧烈、跳动般的疼痛。如今，人们通常依赖口服药或注射，这些方法可能刺激胃肠、增加其他器官负担，或无法将足够的药物直接递送到受累关节。本研究介绍了一种柔软的可穿戴贴片，贴于皮肤表面，利用微小针头和温和的超声波将药物推送到问题部位，并通过智能手机控制给药时机和剂量——为痛风患者提供更舒适、个性化护理的前景。

为疼痛关节而设的智能贴片

系统的核心是一块柔性微针贴片，安装在薄而可拉伸的底座上，可舒适贴合手指、膝盖等曲面部位。每片贴片包含一排微小针头，由生物相容性聚合物制成。它们足够长且坚固以刺穿表皮，但又短到避免疼痛和出血。针头下方是一组微型陶瓷元件阵列，可将电信号转化为超声振动。一块轻量级电路板由小电池供电，并通过蓝牙由手机控制，驱动这些元件在按键下发出精准调谐的声波。

从声波到更深层的药物传递

使该贴片不同于早期微针设计的是它不依赖缓慢的被动渗透给药。开启超声时，陶瓷层振动，带动微针及其尖端周围的流体。这些振动在周围组织中产生微观流动，被称为声流效应，类似微小的水流将药物从针尖带入更深的皮肤和关节空间。计算机模拟和用荧光染料在凝胶中进行的实验表明，与不使用超声相比，主动贴片能将药物推入类组织材料中更远、更快。更高的超声功率产生更快速的释放，而较低功率则将释放拉长到数小时。

舒适、安全且适合运动

由于痛风常发生于会弯曲和扭动的关节，研究人员验证了贴片是否能随身体弯曲和拉伸。蜿蜒的金属走线设计使超声层可延伸约30%——接近人皮肤的拉伸性——而不影响功能。贴片在反复拉伸和弯曲后仍保持完整并持续工作，其声学性能在包裹于曲面时几乎没有变化。安全性测试显示，微针造成的皮肤穿刺在数分钟内愈合，无持久性红肿或炎症。使用过程中的表面温度保持在无害水平下，陶瓷元件在人工汗液中的铅离子浸出量远低于公认的安全限值。细胞培养和动物皮肤研究也未发现与设备接触的活组织有显著损伤。

既能应对突发发作，也能防止长期损害

为评估贴片是否能实际帮助患病关节，研究团队在大鼠膝关节注入针状尿酸盐晶体以诱发类痛风性关节炎进行测试。当贴片装载痛风药秋水仙碱（colchicine）并在高超声功率下短时间驱动时，药物被迅速输送入关节。与未处理动物或佩戴贴片但不启用超声的动物相比，这些大鼠显示出肿胀和疼痛减轻更快，关节液中的炎症分子含量也明显降低。口服秋水仙碱——当前的标准治疗——确实减轻了肿胀，但关节内炎症仍较高，且血液中药物浓度更高，提示对机体其他部位的负担更大。在一项模拟慢性痛风的长期模型中，以低功率超声多日使用贴片可实现缓慢、稳定的药物释放，与对照组相比显著减少了骨侵蚀并保护了关节结构。

走向个性化的可穿戴护理

综合来看，这项工作表明，借助可编程超声驱动的柔性可穿戴微针贴片，可将痛风药物直接而高效地送达疼痛关节，既可用于缓解痛苦发作的快速爆发式给药，也可用于防止长期损伤的温和持续给药。通过将控制权从诊所转移到皮肤上的小型手机引导设备，这一方法指向了未来可实时根据患者症状和疾病阶段调整的治疗策略，有望在提升缓解效果的同时减少对身体其他部位的副作用。

引用: Zhang, S., Zhou, Z., Chen, L. et al. Wearable ultrasound microneedle patch for on-demand and sustained management of gouty arthritis. npj Flex Electron 10, 53 (2026). https://doi.org/10.1038/s41528-026-00554-4

关键词: 可穿戴药物递送, 微针贴片, 超声治疗, 痛风性关节炎, 个性化医学